Введение к работе
Актуальность темы. Борьба с пожарами и взрывами газовоздушных смесей на атомных электростанциях и других объектах ядерной энергетики является чрезвычайно важной задачей пожарной охраны, поскольку эти пожары и взрывы, даже не будучи крупными и непосредственно не нанося серьезного ущерба, могут инициировать радиационное заражение больших территорий, приводящее к огромным людским и материальным потерям. Весьма убедительным подтверждением этого является радиационная катастрофа, начавшаяся со взрыва реактора Чернобыльской АЭС и вызванного им пожара.
В настоящее время в мире эксплуатируется свыше 430 ядерных энергетических блоков общей мощностью более 360 тыс. МВт. Согласно имеющимся данным, на АЭС мира в среднем происходит от 35 до 50 пожаров и взрывов в год. Эта статистика свидетельствует о том, что меры по предотвращению пожаров и взрывов на АЭС являются явно недостаточными.
Одним из наиболее эффективных путей повышения пожаров-зрывобезопасности АЭС является совершенствование системы диагностирования состояния технологического оборудования в целях раннего обнаружения его негативных изменений, которые могут порождать пожаровзрывоопасные ситуации.
Существующее диагностирование технологического оборудования АЭС направлено в основном на оценку его работоспособности и правильности ведения процесса выработки электроэнергии. Что же касается раннего диагностирования пожаровзрыво-опасных неисправностей и отказов технологического оборудования, то такое диагностирование проводится не в полном объеме, обеспечивающем своевременное принятие мер по предотвращению пожаров и взрывов, и нуждается в совершенствовании.
Об этом свидетельствуют выявленные многочисленными исследованиями причины пожаров и взрывов на АЭС, в том числе на ЧАЭС, где, в частности, до радиационной катастрофы 1986 г. отсутствовали автоматические газоанализаторы состава потенциально взрывоопасной атмосферы реактора, в которой образовывался и накапливался водород (при радиолизе воды и ее взаимодействии с
цирконием), создавая вместе с кислородом взрывоопасную смесь, что и послужило одной из причин взрывов реактора.
Объектом исследований является автоматизированная система предотвращения пожаровзрывоопасных режимов (АСППВР) технологического оборудования АЭС, а предметом исследований - диагностические модели пожаровзрывоопасных неисправностей и отказов технологического оборудования АЭС, входящие в состав указанной системы.
Целью диссертационной работы является разработка методики диагностического моделирования, предназначенной для использования в АСППВР технологического оборудования АЭС в целях оценки степени опасности возникающих неисправностей и отказов, прогнозирования состояния оборудования и выработки рекомендаций для принятия решений по ликвидации пожаровзрывоопасных ситуаций.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:
анализ современного состояния систем пожаровзрывобезо-пасности АЭС и основных тенденций их развития; выявление наиболее часто встречающихся причин пожаров и взрывов, пожаровзрывоопасных оборудования и помещений;
обоснование выбора математических моделей для диагностирования и прогнозирования пожаровзрывоопасных неисправностей и отказов в зависимости от режимов эксплуатации и количества единиц однотипного технологического оборудования АЭС;
разработка методик диагностирования пожаровзрывоопасных режимов технологического оборудования АЭС и выработки рекомендаций для принятия оптимальных управленческих решений по ликвидации опасностей;
определение места АСППВР в системе пожаровзрывобезо-пасности АЭС, ее состава и основных функций.
Для решения указанных задач были использованы следующие основные методы исследований: системный анализ, теория графов, теория моделей, теория надежности, метод анализа иерархий, метод регрессионного анализа.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика диагностического моделирования по-жаровзрывоопасных неисправностей и отказов технологического оборудования АЭС, проиллюстрированная на примере системы смазки подшипников скольжения вала турбогенератора;
разработана методика прогнозирования состояния технологического оборудования АЭС в условиях появления пожаровзры-воопасных неисправностей и отказов на основе использования их математических моделей;
разработана методика выработки рекомендаций для принятия оптимального решения по предотвращению развития пожаров-зрывоопасной ситуации в технологическом оборудовании АЭС;
разработана методика использования регрессионных моделей для экспресс-оценки срока службы технологического оборудования АЭС, построенных на основе обработки результатов многофакторных испытаний;
разработаны обобщенная структура АСППВР АЭС и схема информационно-управляющих потоков между ее подсистемами;
разработан обобщенный алгоритм функционирования АСППВР с учетом координации с АСУТП и АС пожаротушения на основе анализа текущего состояния технологического оборудования АЭС и ресурсов указанных автоматизированных систем.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов на этапе разработки и эксплуатации АСППВР АЭС и других объектов ядерной энергетики (атомных станций теплоснабжения, атомных теплоэлектроцентралей и т. д.).
Практическая реализация результатов исследований.
Результаты исследований используются следующими организациями: ОАО "Мосэнерго", ТЭЦ 21 для оценки пожарной опасности турбогенераторной установки; Государственным унитарным предприятием (ГУП) "НИКИЭТ" Министерства атомной энергетики (Минатом) России (охраняемого ПЧ-107 Отдела ГПС № 16) при разработке организационно-технических мероприятий по повышению эффективности противопожарной защиты оборудования; ООО "Констэл" для анализа возможных причин возникновения пожароопасных режимов технологического оборудования на стадии про-
ектирования автоматизированных систем безопасности промышленных объектов. Результаты исследований также используются в учебном процессе Академии ГПС МВД России при чтении лекций по курсу "Информационные технологии управления в ГПС".
Внедрение результатов работы подтверждено актами следующих организаций: ОАО "Мосэнерго", ТЭЦ 21, г. Москва; ГУП "НИКИЭТ" Минатом России, г. Москва; ООО "Констэл", г. Москва; Академия ГПС МВД России, г. Москва.
Публикации. По тематике диссертации опубликовано 14 работ.
Апробация работы. Полученные результаты доложены на международных конференциях "Информатизация систем безопасности" (1994, 1996 гг.) и "Системы безопасности" (1997-1999 гг.), симпозиуме Польского кибернетического общества "Proceedings of the safety systems" (1992 г.), 3 всесоюзном научно-техническом совещании "Проблемы надежности и безопасности эксплуатации АЭС" (1991 г.), всесоюзных и всероссийских конференциях и симпозиумах (1994-1999 гг.), научно-технических и научно-практических конференциях и семинарах в МИПБ МВД России и Академии управления МВД России (1995-1999 гг.).
На защиту выносятся:
методика диагностического моделирования пожаровзрывоопасных неисправностей и отказов технологического оборудования АЭС, проиллюстрированная на примере системы смазки подшипников скольжения вала турбогенератора;
методика прогнозирования состояния технологического оборудования АЭС в условиях пожаровзрывоопасных неисправностей и отказов, основанная на использовании их математических моделей;
методика выработки рекомендаций для принятия оптимального решения по предотвращению развития пожаровзрывоопасной ситуации в технологическом оборудовании АЭС;
методика использования регрессионных математических моделей для экспресс-оценки срока службы технологического оборудования АЭС, построенных на основе обработки экспериментальных данных многофакторных испытаний;
обобщенная структура автоматизированной системы предотвращения пожаровзрывоопасных режимов технологического оборудования АЭС и схема информационно-управляющих потоков между ее подсистемами;
обобщенный алгоритм функционирования АСППВР с учетом координации с АСУТП и АС пожаротушения на основе анализа текущего состояния технологического оборудования и ресурсов указанных автоматизированных систем.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня сокращений, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 156 страниц, в том числе 25 рисунков, 15 таблиц и списка литературы из 134 наименований.
